跨界學(xué)習(xí)視野下人工智能對(duì)學(xué)與教方式的變革

臧美鳳

摘要：人工智能強(qiáng)勢來襲，怎樣的教育才能面向未來？人工智能時(shí)代已經(jīng)到來，人工智能將給教育帶來怎樣的改變？作者認(rèn)為，人工智能將改變我們對(duì)教育的看法和對(duì)教育的管理方式，將提升教育的生態(tài)，改良教育的內(nèi)容，優(yōu)化教育的方式。同時(shí)，人工智能也讓師生關(guān)系發(fā)生變化。

關(guān)鍵詞：人工智能;教育方式變革;跨界學(xué)習(xí);深度學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2022）05-0096-03

● 由“抄寫機(jī)器人”引發(fā)的思考

人工智能有資格成為教師嗎？教育會(huì)因?yàn)槿斯ぶ悄芏M(jìn)化嗎？如果都被機(jī)器替代，那人類教師未來做什么呢？一項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn)顯示，未來在教學(xué)方面，AI是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類教師的。我們每個(gè)人的學(xué)生時(shí)代都有過這樣的經(jīng)歷——抄寫、背誦、反復(fù)練習(xí)，目的在于掌握知識(shí)。重復(fù)是加深記憶的重要方法，但有時(shí)是非常枯燥的。而今天的學(xué)生發(fā)現(xiàn)，有神器可以相助。

例如，一位家長發(fā)現(xiàn)女兒很快就把所有暑假作業(yè)的抄寫部分完成了，字跡與女兒的類似，但又不完全一樣，仔細(xì)盤問后發(fā)現(xiàn)，女兒從網(wǎng)上買了一個(gè)寫字機(jī)器人。一時(shí)間，寫字機(jī)器人在中小學(xué)成了熱銷產(chǎn)品。教師和家長可謂是見仁見智，然而教師不考慮不同學(xué)生的接受能力差異和掌握程度，就讓所有的學(xué)生抄寫同樣多的遍數(shù)，也是個(gè)問題。

● 教育界的“人機(jī)大戰(zhàn)”

隨著人工智能進(jìn)入教育行業(yè)，真正的因材施教，逐漸實(shí)現(xiàn)。教師可以根據(jù)每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況來制訂個(gè)性化的教學(xué)方案，這是否意味著人類教師的危機(jī)已經(jīng)到來？例如，成都舉辦過一場教育界的人機(jī)大戰(zhàn)：來自重點(diǎn)中學(xué)的超過10年教齡的高級(jí)教師組成一隊(duì)，人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)自成一隊(duì)，設(shè)置20小時(shí)的課程，兩個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)展開了教學(xué)比拼。結(jié)果顯示，參與AI授課模式的學(xué)生成績平均高出人類教師授課模式9分，這從整體來看已經(jīng)是非常顯著的成績了。

人們不禁要問，延續(xù)千年的課堂教學(xué)模式，難道真會(huì)因?yàn)槿斯ぶ悄艿募尤攵匦卤粫鴮憜幔坑蠥I專家表示，未來在教學(xué)方面，人工智能產(chǎn)生的教學(xué)效率可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過真人教師。當(dāng)前，教師的工作是教書育人，那么，是否可以讓AI和真人教師通力協(xié)作，將“教書”的部分交給人工智能，將“育人”的部分要交給真人教師？

AI使用的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其本質(zhì)是一名人工智能教師，其授課過程是從對(duì)學(xué)生診斷知識(shí)點(diǎn)開始的。在每次授課前，系統(tǒng)會(huì)提供一個(gè)自適應(yīng)測試，學(xué)生先完成自適應(yīng)測試，測試結(jié)果會(huì)以報(bào)告的形式呈現(xiàn)，根據(jù)學(xué)生掌握的熟練程度，用不同顏色的色塊在餅圖上標(biāo)記出來，即將學(xué)生的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)據(jù)化，通過算法幫助學(xué)生制訂個(gè)性化針對(duì)性訓(xùn)練，從而真正做到查漏補(bǔ)缺提高成績。

而在目前的傳統(tǒng)學(xué)校中，每個(gè)班級(jí)四五十名學(xué)生，在這樣的大班教學(xué)中，人類教師是無法照顧到所有學(xué)生的接受情況的，基本上是按平均水平進(jìn)行教學(xué)。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，因材施教在短期內(nèi)是難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

● 人工智能助力教育公平

教育公平不僅體現(xiàn)在硬件上，更體現(xiàn)在軟性的教育資源上，如師資直接影響教學(xué)質(zhì)量。有教育專家認(rèn)為，將優(yōu)秀教師的教學(xué)視頻轉(zhuǎn)移到線上，未必就能實(shí)現(xiàn)教育公平，原因就在于智慧的大腦難以被復(fù)制。

根據(jù)人類腦科學(xué)的研究，每個(gè)學(xué)習(xí)者的大腦都是由非常細(xì)膩的知識(shí)點(diǎn)組成的，這些知識(shí)點(diǎn)有的掌握得非常牢固，有的掌握得并不牢固，很快會(huì)被遺忘。這些知識(shí)點(diǎn)之間有一定的關(guān)聯(lián)性，因此，用最快的方式甄別哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)生需要加強(qiáng)，對(duì)癥下藥解決學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)是人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)最重要的設(shè)計(jì)理念。

如何教會(huì)機(jī)器像優(yōu)秀教師一樣去思考和行動(dòng)呢？首先要把復(fù)雜的知識(shí)逐層拆解為具體的知識(shí)點(diǎn);其次是算法及時(shí)反饋學(xué)習(xí)情況、調(diào)整學(xué)習(xí)方案。擁有多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的特級(jí)教師和人工智能領(lǐng)域的專家可以把學(xué)生分成不同類別，將名師智慧聚集到自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，進(jìn)而幫助人工智能系統(tǒng)分析每個(gè)學(xué)生需要什么樣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，給不同的學(xué)生量身訂制教學(xué)方案，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率。

● 人工智能為教育重新分工

為社會(huì)培養(yǎng)合格的勞動(dòng)力是教育的重要使命之一，未來職業(yè)的更迭，必會(huì)影響到今天的學(xué)校教育，那么，人工智能究竟會(huì)給就業(yè)市場帶來怎樣的改變？未來的社會(huì)又需要什么樣的人才呢？世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的2018就業(yè)報(bào)告中顯示，在未來，全球?qū)⒂胁糠止ぷ鲘徫恢饾u消失，其中包括會(huì)計(jì)秘書、裝配工人等，但是好消息是，還會(huì)有新的工作崗位誕生，如數(shù)據(jù)分析師、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)專家等。也就是說，人工智能可能會(huì)讓人們失業(yè)，但是如果我們學(xué)到了新的知識(shí)、新的技能，那么人工智能也會(huì)給我們帶來新的工作。

因此，面對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展，教師需要做的是讓學(xué)生了解人工智能是如何運(yùn)作的，并有能力將人工智能與人的智能區(qū)分開來，同時(shí)，教會(huì)學(xué)生如何利用人工智能的能力彌補(bǔ)人類思維的不足，只有這樣，學(xué)生才能更好地與機(jī)器協(xié)作。

同時(shí)，教師還要調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，將對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)集中到有創(chuàng)造性、有意義、令人興奮的事情上，如批判性思維、決策等。這是否意味著今天的學(xué)生不再需要學(xué)習(xí)基本的知識(shí)點(diǎn)了？整體來說，目前中小學(xué)生所學(xué)的知識(shí)依然是必需的，因?yàn)槿缥锢怼⒒瘜W(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科以及語文等學(xué)科的知識(shí)，對(duì)構(gòu)建學(xué)生完整的知識(shí)基礎(chǔ)及人格具有重要作用。

人工智能和各個(gè)學(xué)科跨界融合，已受到全球越來越多教育機(jī)構(gòu)的重視，因?yàn)槲磥砩鐣?huì)很可能是人機(jī)混合或者是人機(jī)共存，那么我們的學(xué)生就要知道哪些問題是可以計(jì)算的，即知道如何把這個(gè)問題分成人負(fù)責(zé)的部分和機(jī)器負(fù)責(zé)的部分。

● 人工智能跨界合作，融合于各類學(xué)科

人大附中的一位信息技術(shù)教師開展了與其他學(xué)科教師合作嘗試，由教師提供數(shù)據(jù)，然后給學(xué)生計(jì)算思維的引導(dǎo)，把一個(gè)實(shí)際問題中可計(jì)算的東西抽取出來，讓學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)去分析，進(jìn)而得到結(jié)論。這就不只是把人工智能作為一種教學(xué)的工具，而是把AI的內(nèi)容滲透到日常教學(xué)中。多門學(xué)科的教師通力合作，一起構(gòu)想如何把課程融入到真實(shí)情境下。

課堂上，教師教授知識(shí)固然重要，而教會(huì)學(xué)生如何發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的思維方式則更為重要。這種新穎的方式激發(fā)了很多學(xué)生對(duì)化學(xué)這門學(xué)科的興趣，讓學(xué)生更好地獲得了綜合的知識(shí)。

學(xué)科教學(xué)的理念在培養(yǎng)高端人才的大學(xué)里也逐漸發(fā)展為一種潮流，2018年麻省理工學(xué)院宣布將投資10億美元開設(shè)一所新的計(jì)算機(jī)學(xué)院，希望將人工智能納入到所有學(xué)生的課程中。像寫作一樣，所有的事情都要計(jì)算，現(xiàn)在每一門學(xué)科都需要計(jì)算來推動(dòng)，但計(jì)算也需要其他學(xué)科，這是把各學(xué)科聯(lián)系在一起的重要的一步。這樣，“計(jì)算”就不是一門獨(dú)立的科學(xué)，而是包含于一切事物中。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，麻省理工學(xué)院40%的學(xué)生選擇了計(jì)算機(jī)科學(xué)或者計(jì)算機(jī)科學(xué)加上其他學(xué)科作為專業(yè)。如果人們想要通過這些學(xué)科了解未來，就必須了解技術(shù)知識(shí)。

● 人工智能的深度學(xué)習(xí)，讓藝術(shù)插上想象的翅膀

在如今的時(shí)代里，藝術(shù)家也開始與人工智能合作，創(chuàng)作出讓人驚嘆的作品，而在這種協(xié)作中，人類自身所獨(dú)有的想象力和創(chuàng)造力顯得彌足珍貴。日本東京的一家藝術(shù)餐廳用深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)就能識(shí)別出不同的盤子，在盤子周圍自動(dòng)投影出與之相匹配的花，讓消費(fèi)者嘆為觀止。AI的這類認(rèn)知功能可以做到匹配盤子和相對(duì)應(yīng)的花，借助科技的支持，研發(fā)者打造了一個(gè)個(gè)如夢如幻的電子仙境，讓參觀者更深層地沉浸于藝術(shù)。想象力、創(chuàng)造力，是科學(xué)和藝術(shù)共同的基礎(chǔ)，也是人工智能崛起后人類生存的秘訣。

這是一個(gè)人工智能的時(shí)代，現(xiàn)在AI逐漸能夠代替人類完成很多工作，所以將來只有運(yùn)用想象力的工作才是人類的工作。我們從小接受的教育就是問題的標(biāo)準(zhǔn)答案只有一個(gè)，完全忘記了自由和想象的樂趣。像創(chuàng)造性這樣的東西，其實(shí)對(duì)于人類的生存和發(fā)展來說，是非常重要的。

教育的重點(diǎn)究竟是什么？愛因斯坦曾經(jīng)這樣說，被放在首要位置的永遠(yuǎn)應(yīng)該是獨(dú)立思考和判斷的整體能力的培養(yǎng)，而不是獲取特定的知識(shí)。在科技高速發(fā)展的今天，知識(shí)更迭的速度越來越快，這也更凸顯了他這句話的重要意義。今天的教師和家長更應(yīng)該幫助孩子們獲得擁抱未知的能力，而不僅僅是給他們傳授知識(shí)和技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳南中，黃治虎，謝青松，等.大數(shù)據(jù)視野下“互聯(lián)網(wǎng)+教育”生態(tài)觀及其構(gòu)建[J].中國電化教育，2016（10）：22.

[2]彭紅超，祝智庭.以測輔學(xué)智慧教育境域中精準(zhǔn)教學(xué)的核心機(jī)制[J].電化教育研究，2017（03）：94-103.

[3]Gray， D.， Mcguinness， et al. Learning factor models of students at risk of failing in the early stage of tertiary education[J].Journal of learning analytics，2016（02）：330-372.

[4]Saltz， J， Heckman， R. Big data science education：a case study of a project-focused introductory course[J].Themes in science and technology education， 2015（02）：85-94.

[5]祝郁.過程性數(shù)據(jù)改變傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)模式[J].上海教育科研，2014（10）：19-21.

[6]祝智庭，彭紅超.信息技術(shù)支持的高效知識(shí)教學(xué)：激發(fā)精準(zhǔn)教學(xué)的活力[J].中國電化教育，2016（01）：17-25.

[7]喬向杰.基于Web和數(shù)據(jù)挖掘的智能教學(xué)系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].北京：首都師范大學(xué)，2005.

[8]權(quán)國龍，顧小清.面向智慧教育的教育“信息化”觀察[J].中國電化教育，2018（08）：35-44.

[9]I kemoto，G.S，Marsh，J.A.Cutting through the data-driven mantra： Different conceptions of data-driven decision making[M].Malden：Wiley-blackwell， 2007.

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